Traduzido de Science Daily
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Cientistas da Universidade Cornell desenvolveram uma enzima vegetal chave e a introduziram na bactéria Escherichia coli para criar um ambiente experimental ideal para estudar como acelerar a fotossíntese, um Santo Graal para melhorar o rendimento das safras.
O método é descrito em um artigo, “Pequenas subunidades podem determinar a cinética enzimática do tabaco Rubisco expressa em Escherichia coli”, publicado na revista Plantas naturais.
Os cientistas sabem que o rendimento das safras aumentaria se eles pudessem acelerar o processo de fotossíntese, onde as plantas convertem dióxido de carbono (COdois), a água e a luz são convertidas em oxigênio e, por fim, sacarose, um açúcar que é usado para a produção de energia e para a construção de novos tecidos vegetais.
Os pesquisadores se concentraram na Rubisco, uma enzima lenta que extrai (ou fixa) o carbono do dióxido de carbono para criar a sacarose. Junto com COdois, A Rubisco às vezes catalisa uma reação com o oxigênio do ar e, quando o faz, cria um subproduto tóxico e desperdiça energia, tornando a fotossíntese ineficaz.
“Você gostaria que o Rubisco não interagisse com o oxigênio e trabalhasse mais rápido também”, disse Maureen Hanson, professora de biologia molecular de plantas em Cornell.
Em um esforço para conseguir isso, os pesquisadores pegaram Rubisco das plantas de tabaco e projetaram em E. coli. O tabaco serve como uma planta modelo comum em pesquisas. “Agora podemos fazer mutações para tentar melhorar a enzima e testá-la em E. coli“Hanson disse.
A vantagem é que, uma vez que as bactérias se reproduzem tão rapidamente, os pesquisadores podem testar um Rubisco alterado em E. coli e obter resultados no dia seguinte. “Se você introduzir uma nova Rubisco em uma fábrica, terá que esperar alguns meses” para obter resultados, disse ele.
O trabalho inicial de outro grupo que transformou o fumo Rubisco em E. coli levou a uma expressão muito fraca da enzima. Nas plantas, a Rubisco é composta por oito subunidades grandes e oito pequenas. Um único gene codifica para cada subunidade grande, mas muitos genes codificam para cada subunidade pequena. O complexo processo de montagem da enzima e a presença de várias versões da enzima nas plantas tornaram o Rubisco muito difícil de experimentar.
Liderados por Myat Lin, um associado de pesquisa de pós-doutorado no laboratório de Hanson e primeiro autor do artigo, os pesquisadores foram capazes de quebrar o processo e expressar um único tipo de subunidade grande e um único tipo de subunidade pequena juntos em E. coli, para compreender as propriedades da enzima. Ao fazer isso, eles alcançaram a expressão da enzima em E. coli que correspondeu ao que foi encontrado nas plantas.
Eles também descobriram que uma subunidade Rubisco encontrada nos tricomas (minúsculos pelos nas folhas das plantas) funcionava mais rápido do que qualquer uma das subunidades encontradas nas células das folhas.
“Agora temos a capacidade de projetar novas versões da fábrica da Rubisco em E. coli e descobrir se as propriedades de uma enzima são melhores “, disse Hanson.” Então podemos pegar a enzima melhorada e colocá-la em uma planta de cultivo. “
Fonte da história:
materiais fornecido por Cornell University. Original escrito por Krishna Ramanujan. Nota: o conteúdo pode ser editado quanto ao estilo e comprimento.
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